变电站综合自动化二次部分设计.docx
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变电站综合自动化二次部分设计
目录
引言
内容提要…………………………………………………………………1
Contentsbriefsummary……………………………………………………2
第一章概论……………………………………………………………3
变电站综合自动化的基本概念
传统的变电站存在的问题
变电站实现综合自动化的优越性
变电站综合自动化对无人值班的促进作用
第二章综自选型………………………………………………………8
第三章参数整定计算…………………………………………………11
线路部分举例计算
第四章整定参数操作…………………………………………………14
定值整定范围
人机界面操作
定值说明和整定建议
二次接线绘制……………………………………………………18
参考文献………………………………………………………………20
内容提要
本论文是对三年来工作的总结，阐述了变电站综合自动化系统的结构、功能、二次参数计算及部分装置的具体操作。
本论文共分四章，主要内容包括变电站变电站综合自动化的基本概念、传统的变电站存在的问题、变电站实现综合自动化的优越性、变电站综合自动化对无人值班的促进作用、综合自动化的选型、二次参数的整定计算、整定参数的操作并且绘制了部分的二次接线。
本论文在阐述变电站自动化系统的参数计算和整定参数的同时，密切结合实际、通俗易懂。
为以后的工作打下了比较坚实的基础。
Contentsbriefsummary
Thisthesisistothreethesummaryofinthelastyearsworks,expatiatethetransformersubstationsynthesizetheconstruction,functionoftheautomation,twotimestheconcreteoperationthatparametercalculationandpartsequip.
Thisthesisisdividedintototallyfourbasicconceptfor,maincontentsincludingtransformersubstationtransformersubstationsynthesizingautomatings,traditionalproblem,transformersubstationthattransformersubstationexsitssuperior,transformersubstationthatrealizessynthesizestheautomationtosynthesizetheautomationtoturnondutytothenomanofpromotethefunctionandsynthesizetoautomateofchoosethetype,twotimesparameterofwholesettlethecalculation,wholeoperationthatsettletheparameteranddrewtheparttoconnectthelinetwotimes.
Parameterofthisthesisatexpatiatetransformersubstationautomationcalculationwithwholesettletheparameteratthesametime,closecombinationactual,popularunderstandeasily.Laythesolidfoundationfortheworkofhereafter
第一章：
概论
变电站综合自动化的基本概念
随着微电子技术、计算机技术和通信技术的发展，变电站综合自动化技术也得到了迅速发展。
近几年来，变电站综合自动化已成为热门话题，引起了电力工业各部门的注意和重视，并成为当前我国电力工业推行技术进步的重点之一。
之所以如此是因为：
①随着我国电力工业和电力系统的发展，对变电站的安全、经济运行要求越来越高，实现变电站综合自动化，可提高电网的安全、经济运行水平，减少基建投资，并为推广变电站无人值班提供了手段；②随着电网复杂程度的增加，各级调度中心要求更多的信息，以便及时掌握电网及变电站的运行情况；③为提高变电站的可控性，要求采用更多的远方集中控制、集中操作和反事故措施等；④利用现代计算机技术、通信技术等，提供先进的技术装备，可改变传统的二次设备模式，实现信息共享，简化设计，减少电缆，减少占地面积；⑤对变电站进行全面的技术改造。
变电站综合自动化系统完全可以满足以上要求，因此，近几年来得到了迅速的发展。
变电站综合自动化是将变电站的二次设备（包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等）经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。
变电站综合自动化系统，即利用多台微型计算机和大规模集成电路组成的自动化系统，代替常规的测量和监视仪表，代替常规控制屏、中央信号系统和远动屏，用微机保护代替常规的继电保护屏，改变常规的继电保护装置不能与外界通信的缺陷。
因此，变电站综合自动化是自动化技术、计算机技术和通信技术等高科技在变电站领域的综合应用。
变电站综合自动化系统可以采集到比较齐全的数据和信息，利用计算机的高速计算能力和逻辑判断功能，可方便地监视和控制变电站内各种设备的运行和操作。
变电站综合自动化系统具有功能综合化、结构微机化、操作监视屏幕化、运行管理智能化等特征。
随着国民经济的持续发展，近几年来，电网装机容量迅速增长，目前电力供应紧张状况暂时得到了缓解。
主要问题是城市居民反映进户线路面积小，电表容量不足，供电质量还难以满足生活用电需要。
农村电气化事业的发展，对促进农业稳定、高产，改善农民劳动和生活条件，加速农村商品经济的发展，有重要作用。
但日前农网也有结构薄弱，线损过大、可靠性不高、收费不合理等问题，因此，加强城网和农网的建设和改造是解决电网的”瓶颈”问题，也是提高供电质量、开拓电力市场、促进用电消费及拉动国民经济增长的一项重要措施。
国家有关部门已决定投入巨资用于城网和农网的建设和改造，这是很重要的决策。
城网和农网的建设和改造必须依靠技的进步，采用先进的技术。
配电自动化是城网建设和改造中现代化管理重要手段。
配电自动化主要包括变电站自动化和馈线自动化。
因此，发展变电站综合自动化也是当前城网和农网建设和改造的基础环节之一。
传统的变电站存在的问题
众所周知，变电站是电力系统中不缺少的重要环节，它担负着电能转换和电能重新分配的繁重任务，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用。
尤其是现在大容量发电机组的不断投运和超高压远距离输电和大电网的出现，使电力系统的控制更加复杂，如果仍依靠原来人工抄表、记录、人工操作为主，依靠原来变电站的旧设备，而不进行技术改造的话，必然没法满足安全、稳定运行的需要，更谈不上适应现代电力系统管理模式的需求。
传统的变电站存在如下缺点：
（1）安全性、可靠性不能满足现代电力系统高可靠性的要求。
传统的变电站大多数采用常规的设备，尤其是二次设备中的继电保护和自动装置、远动装置等（有不少变电站没有自动装置和远动装置）采用电磁型或晶体管式，结构复杂、可靠性不高，本身又没有故障自诊断的能力，只能靠一年一度的整定值的校验发现问题，才进行调整与检修或必须等到保护装置发生拒动或误动后才能发现问题。
（2）供电质量缺乏科学的保证。
随着国民经济的持续发展，人民生活水平和生活质量不断提高，家用电器、个人计算机越来越多地进入各家各户。
不仅各工矿企业，而且居民用户对保证供电质量的要求越来越高。
衡量电能质量的指标是频率和电压，日前还应考虑谐波问题，频率主要由发电厂调节保证。
而电压的合格，不能单靠发电厂调节，各变电站，特别是枢纽变电站也应该通过调节分接头位置和控制无功补偿设备进行调整，使其运行在合格范围内。
但传统的变电站，大多数不具备调压手段，至于谐波污染造成的危害，还没有引起足够的重视和采取有力的解决措施，且缺乏科学的电能质量考核办法，不能满足目前发展的电力市场的需求。
（3）占地面积大，增加了征地投资。
实现了综合自动化的变电站与传统的变电站相比，在一次设备方面，目前还没有多大的差别，而差别较大的是二次设备。
传统的变电站，二次设备多数采用电磁式或晶体管式，体积大、笨重，因此，主控制室、继电保护室占地面积大。
这对于人口众多的我国，特别是对人口密度很大的城市来说，是一个不可忽视的问题。
如果变电站实现综合自动化，则会大大减少占地面积，这对国家眼前和长远的利益都是很有意义的。
（4）不适应电力系统快速计算和实时控制的要求。
电力系统要做到优质、安全、经济运行，必须及时掌握系统的运行工况，才能采取一系列的自动控制和调节手段。
但传统的变电站不能满足向调度中心及时提供运行参数的要求；一次系统的实际运行工况，由于远动功能不全，一些遥测、遥信无法实时送到调度中心；而且参数采集不齐，不准确，变电站本身又缺乏自动控制和调控手段，因此没法进行实时控制，不利于电力系统的安全、稳定运行。
（5）维护工作量大，设备可靠性差，不利于提高运行管理水平和自动化水平。
常规的保护装置和自动装置多为电磁型或晶体管型，例如晶体管型保护装置，其工作点易受环境温度影响，因此其整定值必须定期停电校验，每年校验保护定值的工作量是相当大的；也无法实现远方修改保护或自动装置的定值。
变电站实现综合自动化的优越性
由于传统的变电站的存在以上缺点，无法满足电力系统安全、稳定和经济、优化运行的要求。
解决这些问题的出路是用先进技术武装变电站。
对于老式的变电站，逐步进行技术改造；对新建的变电站，要尽量采用先进的技术，提高变电站的自动化水平，增加四遥功能，逐步实现无人值班和调度自动化。
变电站实现综合自动化的优越性主要有以下几个方面。
（1）提高供电质量，提高电压合格率。
由于在变电站综合自动化系统中包括有电压、无功自动控制功能，故对于具备有载调压变压器和无功补偿电容器的变电站，可以大大提高电压合格率，保证电力系统主要设备和各种电器设备的安全，使无功潮流合理，降低网损，节约电能损耗。
（2）提高变电站的安全、可靠运行水平。
变电站综合自动化系统中各子系统，绝大多数都是由微机组成的，它们多数具有故障诊断功能。
除了微机保护能迅速发现被保护对象的故障并切除故障外，有的自控装置并兼有监视其控制对象的工作是否正常的功能，发现其工作不正常及时一发出告警信息。
更为重要的是，微机保护装置和微机型自动装置具有故障自诊断功能，这是当今的综合自动化系统比其常规的自动装置或四遥装置突出的特点，这使得采用综合自动化系统的变电站一、二、次设备的可靠性大大提高。
（3）提高电力系统的运行、管理水平。
变电站实现自动化后，监视、测量、记录、抄表等工作都由计算机自动进行，既提高了测量的精度，又避免了人为的主观干预，运行人员只要通过观看CRT屏幕，对变电站主要设备和各输、配电线路的运行工况和运行参数便一目了然。
综合自动化系统具有与上级调度通信功能，可将检测到的数据及时一送往调度中心，使调度员能及时掌握各变电站的运行情况，也盲旨对它进行必要的调节与控制，且各种操作都有事件顺序记录可供查阅，大大提高运行管理水平。
（4）缩小变电站占地面积，降低造价，减少总投资。
变电站综合自动化系统，由于采用微计算机和通信技术，可以实现资源共享和信息共享，同时由于硬件电路多数采用大规模集成电路，结构紧凑、体积小、功能强，与常规的二次设备相比，可以大大缩小变电站的占地面积，而且随着微处理器和大规模集成电路的不断降价，微计算机性能／价格比逐步上升，发展的趋势是综合自动化系统的造价会逐渐降低，而性能和功能会逐步提高，因而可以减少变电站的总投资。
（5）减少维护工作量，减少值班员劳动强度，实现减人增效。
由于综合自动化系统中，各子系统有故障自诊断功能，系统内部有故障时能自检出故障部位，缩短了维修时间，微机保护和自动装置的定值又可在线读出检查，可节约定期核对定值的时间，而监控系统的抄表、记录自动化，值班员可不必定时抄表、记录，可实现少人值班，如果配置了与上级调度的通信功能，能实现遥测、遥控、遥调，则完全可实现无人值班，达到减人增效的目的。
变电站综合自动化对无人值班的促进作用
对变电站来说，无人值班和有人值班是两种不同的管理模式，它与变电站一、二次系统技术水平的发展，与变电站是否实现自动化没有直接关系。
一、二次设备可靠性的提高和采用先进技术，可以为无人值班提供更为有利的条件，但不是必须具备的条件。
早在四、五十年代，无人值班已经在我国一些大城市实行，例如上海、广州、天津等城市，对一些不是很重要的35kV变电站，实行无人值班，平时把变电站的门锁起来，一旦出现故障，保护跳闸停电，则用户会用电话或其他方式要求供电局去检修，恢复供电。
供电局在确认停电事故后，便派出检修人员去查找并修复故障，恢复供电。
这种无人值班变电站的一、二次设备与有人值班变电站完全一样，没有任何信息送往调度室。
其一、二次设备的运行工况如何，只能由检修人员到现场后，才能知道，因此这类无人值班只适合于重要性不高的变电站。
到了60年代，由于远动技术的发展，在变电站开始应用遥测、遥信技术，从而的模拟量和开关状态信息，通过通信管理单元直接送往调度，对于继电保护动作信息的采集，可以由各微机保护单元，将动作信息通过综合自动化系统内部网络送给通信管理单元再送给调度，并由通信管理单元转发或执行调度下达的命令。
由于综合化系统内部各子系统间通过网络连接，既减少了彼此间的连接电缆，简化了设备又可以传送更多的信息。
更为突出的特点是可将各微机保护子系统和各自动装置的定值送往调度端，上级调度也可对其修改定值，而且综合自动化系统还能将二次设备的运行状态和故障自诊断的信息向调度主站报告，这些都是常规的变电站没有办法达到的。
因此，日前新建的变电站在投资允许的情况下，采用综合自动化系统不仅可以全面提高无人值班变电站的技术水平，也可提高可靠性。
第二章：
变电站综合自动化的选型
河南思达高科技股份有限公司电力技术公司生产的PWS-9200C综合自动化系统就是专为110kV及其以下电压等级的变电站而设计的。
它包括了变电站的各种继电保护（变压器保护、电容器保护、35/10kV线路保护、母联保护、联络线保护、电动机保护、备用电源自投，低周减载，小电流接地选线等）；包括了变电站的测量、实时数据采集、运行工况监视、控制操作、打印制表、自动控制与调节等；包括了全部远动功能，包括了防误闭锁功能。
是一个真正的综合自动化系统。
系统的微机保护装置，均是以MCSI96系列单片机为核心构成的微处理器系统。
装置面向控制、保护对象，负责数据采集、继电保护、测量、计量、开关量处理、录波、执行控制命令等。
控制对象不同，其配置及相应软件不同。
由于变电站的控制对象比较繁多，以下我们将只对线路保护监控装置进行介绍。
35/10KV线路保护监控装置（SBK－960F）介绍
1、装置功能及电流电压回路
本装置主要完成35KV或10KV线路速断、过流、三相一次重合闸、小电流接地选线、低周减载等保护、自动化功能，同时亦完成la、Ic、P、Q、测量，电度表脉冲数累加，线路断路器控制，事件顺序记录及故障录波等监控功能。
其二次回路图测量与计量CT及回路单独设置。
35/10KV线路电流电压二次回路见附图1。
由于各个工程所配置的CT及PT组数不同，最终接法要以二次设计为准。
2、控制及信号回路
线路控制及信号回路原理见附图2，其控制回路断路器分、合闸操作、断路器位置监视、信号监视回路等基本原理不再述。
3、保护判据及定值
（1）速断保护
当A、C两相中任一相电流大于定值时，保护立即动作；其动作判据为：
I>Isd.set
式中，Isd.set为速断保护电流整定值。
Isd.set＝0.4－20In
（2）定时限过流保护
当A、C两相中任一相电流大于整定值时，相应定时器启动，返回系数取大于0.94，当计时时间大于整定时间时保护动作。
动作判据为：
I>Isett>tset式中，Iset为过流保护电流整定值，tset为过流延时整定值。
Iet=0.4一20In
tset=0.1一22s
延时速断保护可按定时限过保护整定。
（3）零序电流保护
当零序电流大于整定值时，保护延时发出报警信号，自动选线或人工选线功能在后台机上实现。
其判据为：
3Io＞3Ioset
式中3Ioset为零序电流定值，其整定范围为0.02-1A，其跳闸延迟时间范围可整定为1-132分钟。
（4）低周（按频率自动减负荷）
当频率低于整定值时，相应定时器启动计时，当计时大于整定时间时，保护动作，线路跳闸，动作判据为：
F＜F.tFset＝45.50Hz-49.5Hz，级差0.04Hz
t>Lettset0.1-225，误差＜±0.0lHz
闭锁条件为：
低电压闭锁：
U低电流闭锁：
I1In
滑差闭锁：
误差＜±0.05Hz/S
4、监控部分
（1）测量
电流：
la,Ic，精度：
0.5％
有功功率：
P精度0.5％
无功功率：
Q精度0.5％
电度量：
kwh,kvarh
全部被测量均由数据通道传到前置机与后台机。
电流、功率还显示在液晶显示窗口上。
（2）控制
断路器的分、合闸可由：
①设在开关柜上的按钮就地操作；
②设在保护屏体上的手动操作锁和红、绿按钮，在屏前手动操作；
③后台机或远动的命令自动操作。
（3）事件顺序记录
当各类保护动作或被监视的开关状态发生变化时，装置将自动记录事件发生的时间及动作值，并将记录传至后台机，进行存储及处理。
（4）故障录波
装置对将Ua,Ub,Ue,la,Ic进行连续采样。
采样值存放于RAM中。
当录波条件满足时，保留启动前四个周波的数据，且急需采样并存放180个周波的数据。
故障录波数据将通过通道传至后台机，后台机将数据做进一步处理。
还可以将数据通过其他数据通道，进行远传。
第三章：
参数整定计算
线路部分举例计算
变电站引出了10KV电缆线路一条,线路接线如下图所示:
已知条件:
最大运行方式下,降压变电所母线三相短路电流
为5500A,配电所母线三相短路电流
为5130A，配电变压器低压侧三相短路时流过高压侧的电流
为820A。
最小运行方式下,降压变电所母线两相短路电流
为3966A,配电所母线两相短路电流
为3741A，配电变压器低压侧两相短路时流过高压侧的电流
为689A。
电动机起动时的线路过负荷电流
为350A，10KV电网单相接地时最小电容电流
为15A，10KV电缆线路最大非故障接地时线路的电容电流
为1.4A。
系统中性点不接地。
A、C相电流互感器变比为300/5，零序电流互感器变比为50/5。
整定计算（计算断路器DL1的保护定值）
1、瞬时电流速断保护
瞬时电流速断保护按躲过线路末端短路时的最大三相短路电流整定，保护装置的动作电流
，取110A
保护装置一次动作电流
灵敏系数按最小运行方式下线路始端两相短路电流来校验：
由此可见瞬时电流速断保护不能满足灵敏系数要求，故装设限时电流速断保护。
2、限时电流速断保护
限时电流速断保护按躲过相邻元件末端短路时的最大三相短路时的电流整定，则保护装置动作电流
，取20A
保护装置一次动作电流
灵敏系数按最小运行方式下线路始端两相短路电流来校验：
限时电流速断保护动作时间取0.5秒。
（按DL2断路器速断限时0秒考虑，否则延时应为：
t1=t2+Δt）
3、过电流保护
过电流保护按躲过线路的过负荷电流来整定，则保护动作电流
，取8A
式中：
Kn为返回系数，微机保护的过量元件返回系数可由软件设定，一般设定为0.9。
过电流保护一次动作电流
保护的灵敏系数按最小运行方式下线路末端两相短路电流来校验
在线路末端发生短路时,灵敏系数为
在配电变压器低压侧发生短路时,灵敏系数为
保护动作延时应考虑与下级保护的时限配合，t1=t2+Δt，Δt取0.5秒。
4、单相接地保护
单相接地保护按躲过被保护线路最大非故障接地的线路电容电流整定并按最小灵敏系数1.25校验。
按躲过被保护线路电容电流的条件计算保护动作电流（一次侧）:
（
：
可靠系数，瞬动取4-5，延时取1.5-2）
此处按延时1秒考虑，
取2，则
校验灵敏度系数：
=15/2.8=5.36>1.25
注意：
由于在很多情况下零序CT变比不明确，可以实测整定：
从零序CT一次侧通入2.8A电流，测零序CT二次侧电流是多少，此电流即为微机保护零序定值。
5、低周减载
低周减载动作的频率整定值：
整定范围（45-49.5）Hz，级差0.01Hz
低周减载动作的延时整定值：
整定范围（0-10）S，级差0.01S
滑差闭锁定值：
整定范围（2-5）Hz/S。
出厂前设定为3Hz/S
低周减载欠压闭锁值：
整定范围（10-90）V，级差0.01V
低周减载欠流闭锁值：
整定范围（0.2-5）A，级差0.01A
由于参数的整定计算比较繁琐我们只对部分保护整定计算进行举例。
第四章：
整定参数的操作
定值整定范围
定值整定如下表所示
序号
整定名称
整定范围
序号
定制名称
整定范围
1
速断电流
1.0～100.0A
11
低电压闭锁
10.0～150V
2
过电流I段
1.0～100.0A
12
低电流闭锁
0～5.0V
3
过电流II段
1.0～100.0A
13
滑差闭锁
1.0～10.0Hz/S
4
反时限动作电流
1.0～100.0A
14
重合闸检查无电压
10.0～150.0V
5
速断闭锁电压
10.0～150.0V
15
重合闸检查同步
10.0～150V
6
过电流I段闭锁电压
10.0～150.0V
16
时间定值
1.0～10.0S
7
过电流II段闭锁电压
10.0～150.0V
17
零序I段
1.0～100.0A
8
突变量启动电流
0.5～50A
18
零序II段
1.0～100.0A
9
过负荷电流
0.5～50A
19
零序III段
1.0～100.0A
10
低周频率
45.0～50.0Hz
控制字各位定义如下表：
（KW1、KW2、KW3位16位二进制数）。
控制字各位定义
KW1：
KW2：
D0按频率减负荷装置投入
D8过电流III段出口永跳
D4过电流II经电压闭锁
D12加速过硫I
D1零序III段出口永跳
D9过电流III段带方向
D5TV断线闭锁过电流I
D13重合闸检查同步
D2零序III段带方向
D10过电流II段出口永跳
D6TV断线闭锁过电流II
D14重合闸检查无压
D3零序II段出口永跳
D11过电流II段带方向
D7反时限保护投入
D15重合闸投入
D4零序II段带方向
D12速断出口跳闸
KW3：
D5零序I段出口永跳
D13……………………
D0零序I段投入
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